Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Deferoxamine Giảm Thiểu Ferroptosis và Viêm Tại Các Nơron Đồi Hippocampus Sau Xuất Huyết Dưới Nhện Bằng Cách Kích Hoạt Trục Nrf2/TXNRD1
Tóm tắt
Ferroptosis là một hình thức chết tế bào độc đáo do peroxid hóa điều khiển, liên quan chặt chẽ đến xuất huyết dưới nhện (SAH). Nghiên cứu này đã đi sâu vào cơ chế của deferoxamine (DFO, một tác nhân chelat sắt) trong ferroptosis và viêm do SAH gây ra. Mô hình chuột SAH đã được thiết lập bằng phương pháp chọc nội mạch và được tiêm DFO qua đường phúc mạc, hoặc tiêm tủy sống với chất ức chế đường dẫn Nrf2 là ML385 trước khi SAH diễn ra, sau đó tiến hành đánh giá chức năng thần kinh, tính thấm của hàng rào máu-não (BBB), và hàm lượng nước trong não. Mức độ chết tế bào apoptosis của các nơron hippocampus, các thay đổi biểu tượng của ferroptosis, và mức độ các cytokine tiền viêm đã được đánh giá bằng phương pháp nhuộm TUNEL, Western blot, đo quang, và ELISA. Sự định vị và biểu hiện của yếu tố hạt nhân-erythroid 2 liên quan (Nrf2) đã được phát hiện. Các tế bào HT22 đã được tiếp xúc với Hemin như một mô hình SAH trong ống nghiệm và được điều trị bằng FIN56 để gây ra ferroptosis, sau đó đánh giá các tác động của DFO lên các tế bào HT22 được điều trị với FIN56. Sự điều chỉnh của Nrf2 trong thioredoxin reductase 1 (TXNRD1) đã được phân tích bằng phương pháp đồng kết tủa miễn dịch và Western blot. Hơn nữa, các tế bào HT22 được điều trị với DFO và ML385 để xác định vai trò của DFO trong trục Nrf2/TXNRD1. DFO đã giảm thiểu tổn thương não, ferroptosis và viêm ở các nơron hippocampus của chuột SAH. Nrf2 định vị ở vùng CA1 của các nơron hippocampus, và DFO đã kích thích sự dịch chuyển vào nhân của protein Nrf2 trong các nơron hippocampus của chuột SAH. Thêm vào đó, DFO đã ức chế ferroptosis và phản ứng viêm ở các tế bào HT22 do FIN56 gây ra. Nrf2 đã điều chỉnh tích cực mức độ biểu hiện protein TXNRD1. Thực sự, DFO đã làm giảm ferroptosis và viêm do FIN56 gây ra thông qua việc kích hoạt trục Nrf2/TXNRD1. DFO đã làm giảm khuyết tật thần kinh, sự gián đoạn BBB, phù não và tổn thương não ở chuột sau SAH bằng cách ức chế ferroptosis ở các nơron hippocampus thông qua trục Nrf2/TXNRD1. DFO làm giảm ferroptosis và phản ứng viêm do SAH gây ra ở các nơron hippocampus bằng cách kích hoạt trục Nrf2/TXNRD1.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
Zhao Q, Che X, Zhang H, Fan P, Tan G, Liu L et al (2017) Thioredoxin-interacting protein links endoplasmic reticulum stress to inflammatory brain injury and apoptosis after subarachnoid haemorrhage. J Neuroinflammation 14(1):104
Ogunlaja OI, Cowan R (2019) Subarachnoid hemorrhage and headache. Curr Pain Headache Rep 23(6):44
Fujii M, Yan J, Rolland WB, Soejima Y, Caner B, Zhang JH (2013) Early brain injury, an evolving frontier in subarachnoid hemorrhage research. Transl Stroke Res 4(4):432–446
Qu XF, Liang TY, Wu DG, Lai NS, Deng RM, Ma C et al (2021) Acyl-CoA synthetase long chain family member 4 plays detrimental role in early brain injury after subarachnoid hemorrhage in rats by inducing ferroptosis. CNS Neurosci Ther 27(4):449–463
Li B, Luo C, Tang W, Chen Z, Li Q, Hu B et al (2012) Role of HCN channels in neuronal hyperexcitability after subarachnoid hemorrhage in rats. J Neurosci 32(9):3164–3175
Nirmala JG, Lopus M (2020) Cell death mechanisms in eukaryotes. Cell Biol Toxicol 36(2):145–164
Yang WS, SriRamaratnam R, Welsch ME, Shimada K, Skouta R, Viswanathan VS et al (2014) Regulation of ferroptotic cancer cell death by GPX4. Cell 156(1–2):317–331
Dixon SJ, Lemberg KM, Lamprecht MR, Skouta R, Zaitsev EM, Gleason CE et al (2012) Ferroptosis: an iron-dependent form of nonapoptotic cell death. Cell 149(5):1060–1072
Fang X, Wang H, Han D, Xie E, Yang X, Wei J et al (2019) Ferroptosis as a target for protection against cardiomyopathy. Proc Natl Acad Sci U S A 116(7):2672–2680
Duan L, Zhang Y, Yang Y, Su S, Zhou L, Lo PC et al (2021) Baicalin inhibits ferroptosis in intracerebral hemorrhage. Front Pharmacol 12:629379
Jelinek A, Heyder L, Daude M, Plessner M, Krippner S, Grosse R et al (2018) Mitochondrial rescue prevents glutathione peroxidase-dependent ferroptosis. Free Radic Biol Med 117:45–57
Echigo R, Shimohata N, Karatsu K, Yano F, Kayasuga-Kariya Y, Fujisawa A et al (2012) Trehalose treatment suppresses inflammation, oxidative stress, and vasospasm induced by experimental subarachnoid hemorrhage. J Transl Med 10:80
Li Y, Liu Y, Wu P, Tian Y, Liu B, Wang J et al (2021) Inhibition of ferroptosis alleviates early brain injury after subarachnoid hemorrhage in vitro and in vivo via reduction of lipid peroxidation. Cell Mol Neurobiol 41(2):263–278
Li S, Zhou C, Zhu Y, Chao Z, Sheng Z, Zhang Y et al (2021) Ferrostatin-1 alleviates angiotensin II (Ang II)- induced inflammation and ferroptosis in astrocytes. Int Immunopharmacol 90:107179
Liang Y, Deng Y, Zhao J, Liu L, Wang J, Chen P et al (2022) Ferritinophagy is involved in experimental subarachnoid hemorrhage-induced neuronal ferroptosis. Neurochem Res 47(3):692–700
Zgorzynska E, Dziedzic B, Walczewska A (2021) An Overview of the Nrf2/ARE pathway and its role in neurodegenerative diseases. Int J Mol Sci 22(17)
Gong F, Ge T, Liu J, Xiao J, Wu X, Wang H et al (2022) Trehalose inhibits ferroptosis via NRF2/HO-1 pathway and promotes functional recovery in mice with spinal cord injury. Aging (Albany NY) 14(7):3216–3232
Lu J, Holmgren A (2014) The thioredoxin antioxidant system. Free Radic Biol Med 66:75–87
Hu Q, Zuo T, Deng L, Chen S, Yu W, Liu S et al (2022) beta-Caryophyllene suppresses ferroptosis induced by cerebral ischemia reperfusion via activation of the NRF2/HO-1 signaling pathway in MCAO/R rats. Phytomedicine 102:154112
Liu S, Wu W, Chen Q, Zheng Z, Jiang X, Xue Y et al (2021) TXNRD1: a key regulator involved in the ferroptosis of CML cells induced by cysteine depletion in vitro. Oxid Med Cell Longev 2021:7674565
Mandal PK, Seiler A, Perisic T, Kolle P, BanjacCanak A, Forster H et al (2010) System x(c)- and thioredoxin reductase 1 cooperatively rescue glutathione deficiency. J Biol Chem 285(29):22244–22253
Komoto K, Nomoto T, El Muttaqien S, Takemoto H, Matsui M, Miura Y et al (2021) Iron chelation cancer therapy using hydrophilic block copolymers conjugated with deferoxamine. Cancer Sci 112(1):410–421
Zhu D, Liang R, Liu Y, Li Z, Cheng L, Ren J et al (2022) Deferoxamine ameliorated Al(mal)3-induced neuronal ferroptosis in adult rats by chelating brain iron to attenuate oxidative damage. Toxicol Mech Methods 32(7):530–541
Yao X, Zhang Y, Hao J, Duan HQ, Zhao CX, Sun C et al (2019) Deferoxamine promotes recovery of traumatic spinal cord injury by inhibiting ferroptosis. Neural Regen Res 14(3):532–541
Qin Y, Li G, Sun Z, Xu X, Gu J, Gao F (2019) Comparison of the effects of nimodipine and deferoxamine on brain injury in rat with subarachnoid hemorrhage. Behav Brain Res 367:194–200
Liu H, Schwarting J, Terpolilli NA, Nehrkorn K, Plesnila N (2021) Scavenging free iron reduces arteriolar microvasospasms after experimental subarachnoid hemorrhage. Stroke 52(12):4033–4042
Chen J, Zhang C, Yan T, Yang L, Wang Y, Shi Z et al (2021) Atorvastatin ameliorates early brain injury after subarachnoid hemorrhage via inhibition of pyroptosis and neuroinflammation. J Cell Physiol 236(10):6920–6931
Cao Y, Li Y, He C, Yan F, Li JR, Xu HZ et al (2021) Selective ferroptosis inhibitor liproxstatin-1 attenuates neurological deficits and neuroinflammation after subarachnoid hemorrhage. Neurosci Bull 37(4):535–549
Guan X, Li X, Yang X, Yan J, Shi P, Ba L et al (2019) The neuroprotective effects of carvacrol on ischemia/reperfusion-induced hippocampal neuronal impairment by ferroptosis mitigation. Life Sci 235:116795
Liu Z, Zhou Z, Ai P, Zhang C, Chen J, Wang Y (2022) Astragaloside IV attenuates ferroptosis after subarachnoid hemorrhage via Nrf2/HO-1 signaling pathway. Front Pharmacol 13:924826
Garcia JH, Wagner S, Liu KF, Hu XJ (1995) Neurological deficit and extent of neuronal necrosis attributable to middle cerebral artery occlusion in rats. Statistical validation. Stroke 26(4):627–34; discussion 35
Zhang W, Hong J, Zhang H, Zheng W, Yang Y (2021) Astrocyte-derived exosomes protect hippocampal neurons after traumatic brain injury by suppressing mitochondrial oxidative stress and apoptosis. Aging (Albany NY) 13(17):21642–21658
Sugawara T, Ayer R, Jadhav V, Zhang JH (2008) A new grading system evaluating bleeding scale in filament perforation subarachnoid hemorrhage rat model. J Neurosci Methods 167(2):327–334
Shimada K, Skouta R, Kaplan A, Yang WS, Hayano M, Dixon SJ et al (2016) Global survey of cell death mechanisms reveals metabolic regulation of ferroptosis. Nat Chem Biol 12(7):497–503
Luo Y, Hao T, Zhang J, Zhang M, Sun P, Wu L (2019) MicroRNA-592 suppresses the malignant phenotypes of thyroid cancer by regulating lncRNA NEAT1 and downregulating NOVA1. Int J Mol Med 44(3):1172–1182
Li K, Li J, Zheng J, Qin S (2019) Reactive Astrocytes in Neurodegenerative Diseases. Aging Dis 10(3):664–675
Kim SE, Zhang L, Ma K, Riegman M, Chen F, Ingold I et al (2016) Ultrasmall nanoparticles induce ferroptosis in nutrient-deprived cancer cells and suppress tumour growth. Nat Nanotechnol 11(11):977–985
Richard SA (2019) Elucidating the novel biomarker and therapeutic potentials of High-mobility group box 1 in Subarachnoid hemorrhage: a review. AIMS Neurosci 6(4):316–332
Maiorino M, Conrad M, Ursini F (2018) GPx4, Lipid Peroxidation, and Cell Death: Discoveries, Rediscoveries, and Open Issues. Antioxid Redox Signal 29(1):61–74
Kosyakovsky J, Witthuhn BA, Svitak AL, Frey WH 2nd, Hanson LR, Fine JM (2019) Quantifying intranasally administered deferoxamine in rat brain tissue with mass spectrometry. ACS Chem Neurosci 10(11):4571–4578
Nakamura T, Keep RF, Hua Y, Schallert T, Hoff JT, Xi G (2004) Deferoxamine-induced attenuation of brain edema and neurological deficits in a rat model of intracerebral hemorrhage. J Neurosurg 100(4):672–678
Zhu Q, Gong Y, Guo T, Deng J, Ji J, Wang B et al (2019) Thermo-sensitive keratin hydrogel against iron-induced brain injury after experimental intracerebral hemorrhage. Int J Pharm 566:342–351
Kuang H, Wang T, Liu L, Tang C, Li T, Liu M et al (2021) Treatment of early brain injury after subarachnoid hemorrhage in the rat model by inhibiting p53-induced ferroptosis. Neurosci Lett 762:136134
Yang WS, Stockwell BR (2016) Ferroptosis: death by lipid peroxidation. Trends Cell Biol 26(3):165–176
Zhang Z, Lu M, Chen C, Tong X, Li Y, Yang K et al (2021) Holo-lactoferrin: the link between ferroptosis and radiotherapy in triple-negative breast cancer. Theranostics 11(7):3167–3182
Zhuang K, Zuo YC, Sherchan P, Wang JK, Yan XX, Liu F (2019) Hydrogen inhalation attenuates oxidative stress related endothelial cells injury after subarachnoid hemorrhage in rats. Front Neurosci 13:1441
Schneider UC, Xu R, Vajkoczy P (2018) Inflammatory events following subarachnoid hemorrhage (SAH). Curr Neuropharmacol 16(9):1385–1395
Tu XK, Chen Q, Chen S, Huang B, Ren BG, Shi SS (2021) GLP-1R agonist liraglutide attenuates inflammatory reaction and neuronal apoptosis and reduces early brain injury after subarachnoid hemorrhage in rats. Inflammation 44(1):397–406
Xu X, Lin D, Tu S, Gao S, Shao A, Sheng J (2021) Is ferroptosis a future direction in exploring cryptococcal meningitis? Front Immunol 12:598601
Zhang Y, Fan BY, Pang YL, Shen WY, Wang X, Zhao CX et al (2020) Neuroprotective effect of deferoxamine on erastininduced ferroptosis in primary cortical neurons. Neural Regen Res 15(8):1539–1545
Guo X, Qi X, Li H, Duan Z, Wei Y, Zhang F et al (2019) Deferoxamine alleviates iron overload and brain injury in a rat model of brainstem hemorrhage. World Neurosurg 128:e895–e904
Fine JM, Renner DB, Forsberg AC, Cameron RA, Galick BT, Le C et al (2015) Intranasal deferoxamine engages multiple pathways to decrease memory loss in the APP/PS1 model of amyloid accumulation. Neurosci Lett 584:362–367
Zhang XY, Cao JB, Zhang LM, Li YF, Mi WD (2015) Deferoxamine attenuates lipopolysaccharide-induced neuroinflammation and memory impairment in mice. J Neuroinflammation 12:20
Jiang T, Cheng H, Su J, Wang X, Wang Q, Chu J et al (2020) Gastrodin protects against glutamate-induced ferroptosis in HT-22 cells through Nrf2/HO-1 signaling pathway. Toxicol In Vitro 62:104715
Conrad M, Kagan VE, Bayir H, Pagnussat GC, Head B, Traber MG et al (2018) Regulation of lipid peroxidation and ferroptosis in diverse species. Genes Dev 32(9–10):602–619
Lu J, Zhao Y, Liu M, Lu J, Guan S (2021) Toward improved human health: Nrf2 plays a critical role in regulating ferroptosis. Food Funct 12(20):9583–9606
Zhao X, Liu Z, Gao J, Li H, Wang X, Li Y et al (2020) Inhibition of ferroptosis attenuates busulfan-induced oligospermia in mice. Toxicology 440:152489
Guo Z, Lin J, Sun K, Guo J, Yao X, Wang G et al (2022) Deferoxamine alleviates osteoarthritis by inhibiting chondrocyte ferroptosis and activating the Nrf2 pathway. Front Pharmacol 13:791376
Akaishi R, Fujishima F, Ishida H, Tsunokake J, Yamauchi T, Gokon Y et al (2022) Correlation between TXNRD1/HO-1 expression and response to neoadjuvant chemoradiation therapy in patients with esophageal squamous cell carcinoma. Esophagus 19(3):436–443
Brewer AC, Murray TV, Arno M, Zhang M, Anilkumar NP, Mann GE et al (2011) Nox4 regulates Nrf2 and glutathione redox in cardiomyocytes in vivo. Free Radic Biol Med 51(1):205–215
Liu Z, Lv X, Song E, Song Y (2020) Fostered Nrf2 expression antagonizes iron overload and glutathione depletion to promote resistance of neuron-like cells to ferroptosis. Toxicol Appl Pharmacol 407:115241
Wang F, Li WL, Shen LJ, Jiang TT, Xia JJ, You DL et al (2022) Crocin alleviates intracerebral hemorrhage-induced neuronal ferroptosis by facilitating Nrf2 nuclear translocation. Neurotox Res 40(2):596–604
Tsai TH, Lin SH, Wu CH, Tsai YC, Yang SF, Lin CL (2020) Mechanisms and therapeutic implications of RTA 408, an activator of Nrf2, in subarachnoid hemorrhage-induced delayed cerebral vasospasm and secondary brain injury. PLoS One 15(10):e0240122
Zhang ZH, Liu JQ, Hu CD, Zhao XT, Qin FY, Zhuang Z et al (2021) Luteolin confers cerebroprotection after subarachnoid hemorrhage by suppression of NLPR3 inflammasome activation through Nrf2-dependent pathway. Oxid Med Cell Longev 2021:5838101